ムライト型結晶構造体を基軸とするアンモニア燃焼触媒の開発と特性解明

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K14326
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分36020:エネルギー関連化学
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所 (2019-2021); 熊本大学 (2018)
• 研究代表者: 日隈 聡士 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (70714012)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: アンモニア / 燃焼触媒 / ムライト

研究成果の概要

近年、NH3はカーボンフリーな燃料として注目されているが、燃焼器へ利用するためには『燃焼開始温度の低下』と『燃焼生成物がN2とH2Oのみ』であることが求められる。本研究では、NH3の燃料としての優位性を最大限に発揮するために、低温燃焼を可能にするとともにN2OおよびNOxの生成を抑えてゼロエミッションを達成する『ムライト型結晶構造体を基軸とする新規燃焼触媒』を開発した。分子レベルの表面活性サイト設計と構造解析技術等を駆使し、『触媒特性』と『NH3燃焼反応特性』との相関を解明して新たな触媒設計指針を構築した。触媒開発条件への指針反映を繰り返し、高性能を安定に維持する触媒を創出した。

自由記述の分野

触媒化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

『NH3の低温燃焼』と『N2O/NOxの生成抑制』に有効なムライト型結晶構造体を基軸とする新規燃焼触媒を開発した。NH3は石油代替燃料として注目されているが、本研究のような触媒燃焼プロセスに適用する研究は他にない。関連する研究として、火炎燃焼によるガスタービンへの応用が国内で進められている。直面している課題は、燃焼性を改善するために化石燃料を使用していること、NH3燃焼によってFuel, ThermalおよびPrompt NOxを生成していることである。ガスタービンの燃焼効率を最大限に高めるためには、NH3を熱力学的に安定なN2とH2Oまで燃焼させることに寄与する研究成果になる。